JP5116732B2

JP5116732B2 - 電源制御装置、電源システムおよび電子機器

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Publication number: JP5116732B2
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Inventors: 英夫原; 紘章合田; 崇内貴
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Description

本発明は電源制御装置、電源システムおよび電子機器に関する。本発明は特に、電源の損失を低減するための電源制御装置、および、その電源制御装置を備える電源システム、ならびに、その電源システムを備える電子機器に関する。

電子機器は一般に負荷回路を駆動するための電源を有する。近年、多くの電子機器（代表的にはテレビジョン受像機）は、機器本体の各部に電源電圧を供給する主電源回路と、リモコンの受光回路あるいはマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称すこともある）等を動作させるためのスタンバイ電源回路とを備える。

スタンバイ電源回路は、主電源回路がオフ状態であっても、リモコンの受光回路あるいはマイコン等に電源電圧を供給する。たとえばリモコンから受光回路に対して電源オンの指示があった場合、マイコンの制御により主電源回路が動作する。一方、リモコンから受光回路に対して電源オフの指示があった場合、マイコンの制御により主電源回路が停止する。電子機器の待機時には、機器本体の消費電力が小さくなる。主電源回路が停止することによって主電源回路の損失が抑制される。このため、電子機器の待機電力を削減することが可能となる。

たとえば特開２００４−２３８９４号公報（特許文献１）は、主電源回路およびスタンバイ電源回路を備える電子機器を開示する。スタンバイ電源回路は、スイッチング電源により構成される。このスイッチング電源は、ＡＣ電源投入時に発生するサージ電圧を検出するための手段を備える。この検出手段によりサージ電圧が検出された場合、スイッチング制御回路は、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）の動作を禁止する。

特開２００４−２３８９４号公報

上述のように、スタンバイ電源回路により、電子機器の待機時における電子機器の消費電力を小さくすることができる。しかしながら、スタンバイ電源回路の動作中における電子機器の消費電力は、スタンバイ電源回路の損失を含む。電子機器の待機時の消費電力を小さくするためには、スタンバイ電源回路の損失を削減することが好ましい。しかしながら特許文献１は、このような電源の損失に関する問題について特に説明していない。

本発明の目的は、負荷回路の消費電力が小さい状態における電源の損失を低減することを可能にするための電源制御装置、その電源制御装置を備える電源システムおよび電子機器を提供することである。

本発明は、ある局面では、負荷回路の電源を制御するための電源制御装置である。負荷回路は、電源からの電力の供給が必要な第１の状態と、電源からの電力の供給を必要としない第２の状態とを相互に切換え可能である。電源制御装置は、第１の状態と第２の状態との間での負荷回路の状態の変化を判定するための判定部と、第１の状態から第２の状態への変化が判定部によって判定された場合に、電源を停止させるための制御部とを備える。

好ましくは、制御部は、第２の状態から第１の状態への変化が判定部によって判定された場合に、負荷回路への電力の供給のために電源を起動する。

好ましくは、電源は、蓄電装置および電源制御装置が共通に接続されるノードを有する。電源制御装置は、ノードから電力を受ける。制御部は、負荷回路の第１の状態から第２の状態への変化によって電源が停止した後には、蓄電装置に電力を補充するために電源を間欠的に起動する。

好ましくは、電源制御装置は、ノードの電圧が、電源制御装置の動作電圧の範囲の下限値より大きく、かつ、蓄電装置の満充電状態における電圧以下となるように、電源が間欠的に起動された際における電源の動作期間を制御する。

本発明は、他の局面では、電源システムであって、負荷回路に電力を供給するための電源を備える。負荷回路は、電源からの電力の供給が必要な第１の状態と、電源からの電力の供給を必要としない第２の状態とを相互に切換え可能である。電源システムは、電源を制御するための電源制御装置をさらに備える。電源制御装置は、第１の状態と第２の状態との間の負荷回路の状態の変化を判定するための判定部と、第１の状態から第２の状態への変化が判定部によって判定された場合に、電源を停止させるための制御部とを含む。

本発明は、さらに他の局面では、電子機器であって、電源と、負荷回路と、電源を制御するための電源制御装置とを備える。負荷回路は、電源からの電力の供給が必要な第１の状態と、電源からの電力の供給を必要としない第２の状態とを相互に切換え可能に構成される。電源制御装置は、第１の状態と第２の状態との間の負荷回路の状態の変化を判定するための判定部と、第１の状態から第２の状態への変化が判定部によって判定された場合に、電源を停止させるための制御部とを含む。

本発明によれば、電子機器本体（負荷回路）の消費電力が小さい状態のときに電源自体の損失を低減することが可能になる。

本発明の実施の形態に係る電源システムを備える電子機器の構成を概念的に示したブロック図である。図１に示した電子機器１００のより具体的な構成例を示したブロック図である。図２に示したスタンバイ電源１４の一構成例を示す回路図である。図２に示したスタンバイ電源１４が定常的に動作する場合の損失を説明するための図である。本発明の実施の形態による効果を説明するための図である。本実施の形態に係る電源制御装置４の構成を示すブロック図である。図６に示した構成を有する電源制御装置４の動作を示した波形図である。スタンバイ電源１４の起動時間（時間ｔｏｎ）とスタンバイ電源１４の損失との関係を示した図である。スタンバイ電源１４の起動時間（時間ｔｏｎ）とスタンバイ電源１４の単位時間当たりの起動回数との関係を示した図である。スタンバイ電源１４の効率とスタンバイ電源１４の起動時間（時間ｔｏｎ）との関係を示した図である。本発明の実施の形態に係る電子機器１００の変形例の構成を示したブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る電源システムを備える電子機器の構成を概念的に示したブロック図である。

図１を参照して、電子機器１００は、電源システム１と、電源システム１に接続される負荷回路２とを備える。負荷回路２は、第１のモードおよび第２のモードを相互に切換える。第１のモードでは、負荷回路２は、電源システム１から供給される電力により動作する。以下、第１のモードを「通常動作モード」とも称する。

一方、第２のモードでは、負荷回路２は、電源システム１からの電力の供給が不要な状態になる。たとえば負荷回路２は、第２のモードにおいて待機状態になるとともに、図１に示されていない別の電源（たとえば蓄電装置）からの電力の供給により動作を継続する。以下、第２のモードを「待機モード」とも称する。なお、第２のモードにおいて負荷回路２はその動作を停止してもよい。

電源システム１は、電源３と、電源制御装置４と、起動信号発生回路５とを備える。電源３は、交流電力を受けるためにコンセントに接続されるプラグ６と、プラグ６を介して入力された交流電力を直流電力に変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータ７とを含む。ＡＣ／ＤＣコンバータ７によって生成された直流電力は、負荷回路２および電源制御装置４に供給される。

電源制御装置４は、負荷回路２のモードが第１のモードから第２のモードに切換わったことに応じて、ＡＣ／ＤＣコンバータ７を停止させる。その一方、電源制御装置４は、起動信号発生回路５からの起動信号に応じてＡＣ／ＤＣコンバータ７を起動する。起動信号は、負荷回路２のモードを第２のモードから第１のモードに切換えるための信号である。

負荷回路２のモードが第２のモードである間、電源制御装置４は図示しない蓄電装置に蓄えられる電力によってその動作を継続する。さらに後述するように、電源制御装置４は、その蓄電装置に電力を補充するためにＡＣ／ＤＣコンバータ７を間欠的に起動させる。

図２は、図１に示した電子機器１００のより具体的な構成例を示したブロック図である。図２を参照して、電子機器１００は、テレビジョン受像機である。負荷回路２は、画像を表示するための表示回路、音声を再生するための再生回路、およびテレビジョン受像機の待機時に負荷回路２の動作を制御する待機回路（マイクロコンピュータ、時計など）などを含む。

電源３は、プラグ６と、機械式スイッチ１１と、ＡＣ／ＤＣコンバータ７と、電源制御装置４と、起動信号発生回路５と、蓄電装置１５とを備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ７は、メイン電源スイッチ１２と、メイン電源１３と、スタンバイ電源１４とを含む。

機械式スイッチ１１は商用電源からＡＣ／ＤＣコンバータ７へ交流電力（たとえば交流１００Ｖ）を供給し、あるいはＡＣ／ＤＣコンバータ７への交流電力の供給を停止したりするためのスイッチである。メイン電源スイッチ１２は、たとえばメイン電源１３の前段に設けられる。ただしメイン電源スイッチ１２はメイン電源１３に内蔵されてもよい。

本実施の形態では、メイン電源スイッチ１２は電源制御装置４によって制御されるものとする。メイン電源スイッチ１２がオンすると、メイン電源１３が交流電力を直流電力に変換する。たとえばメイン電源１３はスイッチング電源により構成されてもよいし、あるいはダイオードブリッジおよび平滑コンデンサにより構成された整流回路であってもよい。

負荷回路２は、通常動作モードにおいて、メイン電源１３から供給される電力により動作する。

起動信号発生回路５は、リモコン２０からの光信号（赤外線信号）を受信するための受光回路１８および、放送電波等により送られたＥＰＧ（Electric Program Guide；電子番組表）データを受信するためのＥＰＧデータ受信回路１９を含む。ＥＰＧデータ受信回路１９はＥＰＧデータを負荷回路２に送信する。

受光回路１８はリモコン２０から送信された電源オフ信号を受信するとともに、その電源オフ信号を負荷回路２に送信する。負荷回路２は、受光回路１８からの信号に応答して、その状態を通常動作モード（上記の第１のモード）から待機モード（上記の第２のモード）に変化させるとともに負荷回路２が待機モードに移行したことを示す信号を電源制御装置４に送信する。電源制御装置４は、負荷回路２からの信号に応答して、メイン電源スイッチ１２をオフするとともに、スタンバイ電源１４を停止させる。

メイン電源スイッチ１２がオフすることにより、メイン電源１３が停止する。スタンバイ電源１４の動作が停止した後、電源制御装置４および起動信号発生回路５は、蓄電装置１５に蓄えられた電力によって動作する。なお、蓄電装置１５は、負荷回路２に含まれる待機回路に電力を供給してもよい。

蓄電装置１５は、たとえば蓄電池あるいはキャパシタにより構成される。ただし充放電可能に構成されていれば蓄電装置１５の種類は特に限定されるものではない。電源制御装置４および起動信号発生回路５の動作により、蓄電装置１５に蓄えられた電力は次第に減少する。電源制御装置４は、蓄電装置１５に電力を補充するために、スタンバイ電源１４のみを起動する。

スタンバイ電源１４はプラグ６、機械式スイッチ１１を介して入力された交流電力を直流電力に変換するとともにその電力を出力する。これにより蓄電装置１５が充電される。蓄電装置１５の充電が終了すると、電源制御装置４はスタンバイ電源１４を再び停止させる。負荷回路２のモードが第２のモードである間、電源制御装置４はスタンバイ電源１４の起動および停止を繰返す。すなわち電源制御装置４はスタンバイ電源１４を間欠的に起動する。

受光回路１８がリモコン２０から電源オン信号を受信した場合、あるいは、ＥＰＧデータ受信回路１９がＥＰＧデータを受信した場合、電源制御装置４は、受光回路１８からの電源オン信号あるいはＥＰＧデータ受信回路１９からの起動信号に応じてメイン電源スイッチ１２をオンするとともにスタンバイ電源１４を起動する。

スタンバイ電源１４は、電源制御装置４により起動および停止されるように構成されていればよい。したがって、スタンバイ電源１４の構成は特に限定されるものではない。スタンバイ電源１４は、たとえばスイッチング電源により構成される。

図３は、図２に示したスタンバイ電源１４の一構成例を示す回路図である。図３を参照して、スタンバイ電源１４は、整流回路２１と、平滑コンデンサ２２と、トランス２３と、ＭＯＳＦＥＴ２４と、ゲート制御回路２５と、ダイオード２６と、平滑コンデンサ２７と、フォトカプラ２８と、ツェナーダイオード２９とを備える。整流回路２１は、商用電源からプラグ６を介して供給される交流電圧を整流する。平滑コンデンサ２２は、整流回路２１から出力される直流電圧の変動成分を平滑化する。

トランス２３は、一次巻線２３Ａおよび二次巻線２３Ｂを含む。一次巻線２３Ａの一端には、平滑コンデンサ２２によって平滑化された直流電圧が入力される。ＭＯＳＦＥＴ２４は、トランス２３の一次巻線２３Ａの他端と接地ノードとの間に接続される。ゲート制御回路２５はＭＯＳＦＥＴ２４のゲート電圧を制御することによって、ＭＯＳＦＥＴ２４のスイッチング動作を制御する。

ゲート制御回路２５は、ＭＯＳＦＥＴ２４のスイッチング動作を制御するための信号を出力する。たとえば、ゲート制御回路２５は、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式に従ってパルス信号を生成するとともに、そのパルス信号をＭＯＳＦＥＴ２４のゲートに出力する。ＭＯＳＦＥＴ２４はゲート制御回路２５からの信号に応じてオンおよびオフする。これによって、トランス２３の二次巻線２３Ｂに交流電圧が発生する。この電圧は、ダイオード２６により整流されるとともに、平滑コンデンサ２７によって平滑化される。これにより、スタンバイ電源１４は、ノードＮより電圧ＶＮを出力する。ノードＮには蓄電装置１５および電源制御装置４が接続される。電圧ＶＮは蓄電装置１５および電源制御装置４に供給されるとともに、起動信号発生回路５などの他の回路に供給される。

フォトカプラ２８は、トランス２３の二次側の電圧により動作する。フォトカプラ２８は、トランス２３の二次側からトランス２３の一次側へ帰還信号を提供する帰還回路を構成する。ダイオード２６のカソードは発光ダイオード２８Ａのアノードに接続される。発光ダイオード２８Ａのカソードは、ツェナーダイオード２９を介して接地される。フォトトランジスタ２８Ｂのコレクタはゲート制御回路２５に接続される。フォトトランジスタ２８Ｂのエミッタは接地される。

電圧ＶＮがツェナーダイオード２９により決まる所定電圧よりも上昇した場合には発光ダイオード２８Ａがオンする。発光ダイオード２８Ａがオンすることによって、発光ダイオード２８Ａから光が発せられる。フォトトランジスタ２８Ｂは、発光ダイオード２８Ａが発した光に応じてオンする。フォトトランジスタ２８Ｂがオンすることによって、ゲート制御回路２５は電圧ＶＮを下げるように動作する。たとえば、ゲート制御回路２５はＭＯＳＦＥＴ２４のゲートに供給する信号の周波数を低下させる。あるいは、ゲート制御回路２５は、ＭＯＳＦＥＴ２４のオン期間を短くする。

一方、ＶＮが低下すると、発光ダイオード２８Ａは発光を停止する。発光ダイオード２８Ａの発光が停止することによりフォトトランジスタ２８Ｂがオフする。この場合、ゲート制御回路２５は電圧ＶＮを上げるように動作する。たとえばゲート制御回路２５は、ＭＯＳＦＥＴ２４のスイッチング周波数が大きくなるように、ＭＯＳＦＥＴ２４を制御する。上述の制御によって、電圧ＶＮはほぼ一定に保たれる。

スタンバイ電源１４が常時動作する場合（たとえば負荷回路２に含まれる待機回路に電力を常時供給する場合）には、スタンバイ電源１４の損失が定常的に発生する。具体的には、図４に示すように電流値がＡである電流がスタンバイ電源１４内を定常的に流れる。

図５は、本発明の実施の形態による効果を説明するための図である。図５を参照して、本発明の実施の形態では、負荷回路２が電源３からの電力の供給を必要としない状態（第２のモード）において、スタンバイ電源１４が基本的に停止する。スタンバイ電源１４は蓄電装置１５の充電のためにのみ起動される。したがって、スタンバイ電源１４は間欠的に起動される。

たとえば図５に示すように、時刻ｔ１，ｔ２においてスタンバイ電源１４が起動される。期間ｔｃは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間であり、スタンバイ電源１４の起動の周期を示す。時間ｔｏｎはスタンバイ電源１４の１回の起動あたりの動作時間を示す。本実施の形態によれば、たとえば時間ｔｏｎの間のみ電流値はＡであるものの、時間的に平均化された電流値は電流値Ａに比べて大幅に小さくなる。したがって、本実施の形態によれば、スタンバイ電源１４の損失を小さくすることができる。

さらに第２のモードでは、メイン電源スイッチ１２がオフしているためメイン電源１３での損失は発生しない。したがって負荷回路２の第２のモードにおいて、電源３の損失を低減することができる。

本実施の形態に係る電源制御装置４は半導体集積回路により実現可能である。図６は、本実施の形態に係る電源制御装置４の構成を示すブロック図である。

図６を参照して、電源制御装置４は、信号受信部３１と、判定部３２と、発振回路（ＯＳＣ）３３と、基準電圧発生回路３４と、コンパレータ３５と、制御部３６と、過電流検出器３７と、過電圧検出器３８と、低電圧検出器３９と、保護回路４０とを備える。

信号受信部３１は、リモコン２０から受光回路１８に送信された電源オン信号を受光回路１８から受ける。信号受信部３１は、電源オン信号を受信したことを示す信号を判定部３２に送信する。判定部３２は、信号受信部３１からの信号に基づいて、負荷回路２のモードが待機モードから通常動作モードに変化したと判定する。一方、負荷回路２は、負荷回路２のモードが通常動作モードから待機モードに変化したときに、その変化を示す信号を判定部３２に出力する。判定部３２は、負荷回路２からの信号に応じて、負荷回路２のモードが通常動作モードから待機モードに変化したと判定する。判定部３２は、その判定結果を示す信号を制御部３６に送る。

発振回路３３は、たとえば信号受信部３１および判定部３２に、それらの動作を制御するための制御信号を供給する。なお、発振回路３３からの信号は信号受信部３１および判定部３２だけでなく制御部３６等の他の回路に供給されてもよい。

基準電圧発生回路３４は、ノードＮから出力される電圧ＶＮに基づいて、基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ４を発生される。たとえば基準電圧発生回路３４は、バンドギャップ回路により構成される。基準電圧発生回路３４は基準電圧Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４を個別に発生させてもよいし、ある基準電圧を抵抗分圧回路によって分圧することにより基準電圧Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４を発生させてもよい。

コンパレータ３５は、電圧ＶＮと、基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較するとともに、その比較結果を制御部３６に出力する。電圧ＶＮが基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも大きい場合には、コンパレータ３５はＨ（ハイ）レベルの信号を制御部３６に出力する。一方、電圧ＶＮが基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも低下すると、コンパレータ３５は、Ｌ（ロー）レベルの信号を出力する。基準電圧Ｖｒｅｆ１の値は、電源制御装置４の動作電圧の範囲の下限値に相当する。

過電流検出器３７は、スタンバイ電源１４から出力される電流Ｉｏｕｔに比例した電圧を発生させるとともに、その電圧と基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較する。電流Ｉｏｕｔに比例した電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも大きくなると、過電流検出器３７はＨレベルの信号を保護回路４０に出力する。

過電圧検出器３８は、電圧ＶＮと基準電圧Ｖｒｅｆ３とを比較して、その比較結果を保護回路４０に出力する。電圧ＶＮが基準電圧Ｖｒｅｆ３よりも大きい場合に、過電圧検出器３８はＨレベルの信号を保護回路４０に出力する。

低電圧検出器３９は、電圧ＶＮと基準電圧Ｖｒｅｆ４とを比較して、その比較結果を保護回路４０に出力する。電圧ＶＮが基準電圧Ｖｒｅｆ４よりも低下した場合、低電圧検出器３９はＨレベルの信号を保護回路４０に出力する。

制御部３６は、メイン電源スイッチ１２およびスタンバイ電源１４の起動／停止を制御する。判定部３２によって負荷回路２のモードが待機モードから通常動作モードに変化したと判定された場合、制御部３６はメイン電源スイッチ１２に信号ＥＮｍを送り、メイン電源スイッチ１２をオンさせる。さらに、制御部３６はスタンバイ電源１４に、信号ＥＮｓを送る。スタンバイ電源１４に含まれるゲート制御回路２５（図３参照）は、信号ＥＮｓに応じてＭＯＳＦＥＴ２４のスイッチング制御を開始する。これにより電源３が起動される。

判定部３２によって、負荷回路２のモードが通常動作モードから待機モードに変化したと判定された場合、制御部３６はメイン電源スイッチ１２をオフするための信号ＥＮｍをメイン電源スイッチ１２に送信するとともに、スタンバイ電源１４を停止させるための信号ＥＮｓをスタンバイ電源１４に送信する。メイン電源スイッチ１２は、信号ＥＮｍに応じてオフするとともに、スタンバイ電源１４に含まれるゲート制御回路２５は信号ＥＮｓによって停止する。

さらに、制御部３６は、コンパレータ３５から送られたＨレベルの信号に応答して、スタンバイ電源１４を起動するために信号ＥＮｓをスタンバイ電源１４に送信する。ゲート制御回路２５は、信号ＥＮｓに応じてＭＯＳＦＥＴ２４のスイッチング制御を開始する。スタンバイ電源１４が起動されることにより、蓄電装置１５としてのキャパシタが充電される。制御部３６は、キャパシタの充電が終了すると、スタンバイ電源１４を停止するために信号ＥＮｓをスタンバイ電源１４に送信する。

スタンバイ電源１４に異常が生じた場合あるいはキャパシタに異常が生じた場合には、たとえばＩｏｕｔが過大となる。あるいは電圧ＶＮが過大あるいは過小となる。Ｉｏｕｔが過大である場合、過電流検出器３７からＨレベルの信号が出力される。同様に、電圧ＶＮが過大である場合、過電圧検出器３８からＨレベルの信号が出力され、電圧ＶＮが過小である場合、低電圧検出器３９からＨレベルの信号が出力される。保護回路４０は、過電流検出器３７、過電圧検出器３８および低電圧検出器３９のうちの少なくとも１つからＨレベルの信号が出力された場合には、制御部３６に、電源システムの異常を示す信号を制御部３６に送る。制御部３６は、この信号に応じてメイン電源スイッチ１２を制御するための信号ＥＮｍをメイン電源スイッチ１２に送る。さらに、保護回路４０は、電源制御装置４の動作を停止させる。

たとえば、制御部３６は、保護回路４０からの信号に応じて、メイン電源スイッチ１２をオフするための信号ＥＮｍをメイン電源スイッチ１２に送る。この場合、負荷回路２および電源システム１が停止するので、電子機器１００の保護を図ることができる。なお、制御部３６は、メイン電源スイッチ１２をオンするための信号ＥＮｍをメイン電源スイッチ１２に送信してもよい。この場合、スタンバイ電源系に異常が発生しても、電子機器１００の本体部である負荷回路２の機能を維持することができる。

図７は、図６に示した構成を有する電源制御装置４の動作を示した波形図である。図７および図６を参照して、電圧ＶＮは、基準電圧Ｖｒｅｆ１より大きくかつ電圧Ｖｆｌ以下に制御される。好ましくは、電圧ＶＮは電圧Ｖｆｌより小さくなるよう制御される。ここで、電圧Ｖｆｌは、キャパシタの満充電状態の電圧ＶＮに相当する。

電源制御装置４はキャパシタに蓄えられた電力を消費するので、電圧ＶＮは徐々に低下する。電圧ＶＮが基準電圧Ｖｒｅｆ１、すなわち動作電圧の範囲の下限値に達すると、電源制御装置４は信号ＥＮｓのレベルをＬレベルからＨレベルに変化させる。これにより、スタンバイ電源１４から電流Ｉｏｕｔが出力される。スタンバイ電源１４から電流Ｉｏｕｔが出力されることによってキャパシタが充電されるとともに電圧ＶＮは上昇する。

時間ｔｏｎの間、電流Ｉｏｕｔが流れる。時間ｔｏｎの経過後に、電源制御装置４は信号ＥＮｓのレベルをＨレベルからＬレベルに変化させる。これにより、スタンバイ電源１４が停止するとともにキャパシタの充電が終了する。その後、電圧ＶＮが基準電圧Ｖｒｅｆ１に達すると、電源制御装置４は信号ＥＮｓのレベルをＬレベルからＨレベルに再び変化させる。

本実施の形態では、スタンバイ電源１４の動作時間である時間ｔｏｎは一定である。たとえば制御部３６はタイマ機能を有するとともに、時間ｔｏｎを計測する。時間ｔｏｎは、以下に説明するように、スタンバイ電源１４の効率に基づいて予め定められる。

図８は、スタンバイ電源１４の起動時間（時間ｔｏｎ）とスタンバイ電源１４の損失との関係を示した図である。図８を参照して、スタンバイ電源１４の損失は時間ｔｏｎに対して単調に増加する。たとえばスタンバイ電源１４の損失は時間ｔｏｎに比例する。

電流Ｉｏｕｔが一定であるとすると、キャパシタの電圧（すなわち電圧ＶＮ）の時間変化率は、キャパシタの充電開始時には大きいものの、次第に低下する。キャパシタの電圧は電圧Ｖｆｌに近づくものの、キャパシタがほぼ満充電の状態では、充電時間を長くしてもキャパシタの電圧はほとんど変化しない。その一方で、充電時間を長くすることによってスタンバイ電源の損失が増大する。

図９は、スタンバイ電源１４の起動時間（時間ｔｏｎ）とスタンバイ電源１４の単位時間当たりの起動回数との関係を示した図である。図９を参照して、時間ｔｏｎが短くなるほどキャパシタの充電時間が短くなる。キャパシタの充電時間が短い場合には、キャパシタに蓄えられる電力が少なくなる。このため、単位時間当たりのスタンバイ電源１４の起動回数が増加する。

スタンバイ電源１４の起動回数が増加することによってキャパシタの放電時間が短くなるので、スタンバイ電源１４の停止期間が短くなる。このためスタンバイ電源１４の損失の低減量が小さくなる。

図８および図９に示されるように、スタンバイ電源１４の損失とスタンバイ電源１４の起動回数とは、トレードオフの関係にある。したがって、図１０に示すようにスタンバイ電源１４の効率はｔｏｎ＝ｔａにおいて最大となる。スタンバイ電源１４の最大効率とは、スタンバイ電源１４の停止による損失の低減量が最大であることを意味する。

時間ｔｏｎが時間ｔａより長い場合にはキャパシタの充電時間が長くなることによってスタンバイ電源１４の損失が増加する。さらにスタンバイ電源１４の停止期間が短くなることによりスタンバイ電源１４の損失の低減量が減少する。このためスタンバイ電源１４の効率が低下する。

一方、時間ｔｏｎが時間ｔａよりも短い場合には、スタンバイ電源１４の１回の起動あたりの損失が低減されるものの、スタンバイ電源１４の起動回数の増加によりスタンバイ電源１４の損失の低減量が減少する。このためスタンバイ電源１４の効率が低下する。

なお、時間ｔｏｎは可変であってもよい。また、制御部３６は、スタンバイ電源１４の起動の周期（期間ｔｃの長さ）を過去の履歴に基づいて制御してもよい。たとえば、キャパシタの雰囲気温度が高いときにはキャパシタの雰囲気温度が低いときに比べて、キャパシタに蓄えられた電荷の減少量が大きくなる。したがって、制御部３６はキャパシタの充電の時間間隔を学習するとともに、その学習結果に基づいて時間ｔｏｎの長さ、または時間ｔｃの長さを変化させてもよい。

上述の実施の形態では、蓄電装置１５および電源制御装置４はスタンバイ電源１４のみから電力を供給されるように構成される。ただし、本実施の形態に係る電源システムの構成はこのように限定されるものではない。たとえば図１１に示すように、電源システム１は、蓄電装置１５および電源制御装置４に電力を給電するための給電装置５０を備えてもよい。

蓄電装置１５および電源制御装置４に電力を供給することが可能であれば、給電装置５０の構成は特に限定されるものではない。給電装置５０は、たとえば太陽電池等の発電装置、電池あるいはキャパシタ等の蓄電装置、あるいはＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェイス回路のように、電子機器１００以外の装置から電力を受けるための装置等などである。給電装置５０が電源制御装置４に電力を供給可能な状態であるときには、電源制御装置４がスタンバイ電源１４を間欠的に起動する必要が生じなくなる。よって負荷回路２が待機モードである間における電源システムの損失をより一層低減することができる。

以上のように、本実施の形態によれば電源制御装置は、負荷回路のモードが、電源からの電力の供給が必要なモードから、その電源からの電力の供給を必要としないモードに切換わった場合に、電源を停止させる。これによって電源の損失を低減することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１電源システム、２負荷回路、３電源、４電源制御装置、５起動信号発生回路、６プラグ、７ＡＣ／ＤＣコンバータ、１１機械式スイッチ、１２メイン電源スイッチ、１３メイン電源、１４スタンバイ電源、１５蓄電装置、１８受光回路、１９ＥＰＧデータ受信回路、２０リモコン、２１整流回路、２２，２７平滑コンデンサ、２３トランス、２３Ａ一次巻線、２３Ｂ二次巻線、２４ＭＯＳＦＥＴ、２５ゲート制御回路、２６ダイオード、２８フォトカプラ、２８Ａ発光ダイオード、２８Ｂフォトトランジスタ、２９ツェナーダイオード、３１信号受信部、３２判定部、３３発振回路、３４基準電圧発生回路、３５コンパレータ、３６制御部、３７過電流検出器、３８過電圧検出器、３９低電圧検出器、４０保護回路、５０給電装置、１００電子機器、Ｎノード。

Claims

負荷回路に電力を供給するためのメイン電源と、スタンバイ電源とを備えた電源を制御するための電源制御装置であって、
前記負荷回路は、前記メイン電源からの電力の供給が必要な第１の状態と、前記メイン電源からの電力の供給を必要としない第２の状態とを相互に切換え可能であり、
前記電源制御装置は、
前記第１の状態と前記第２の状態との間での前記負荷回路の状態の変化を判定するための判定部と、
前記第１の状態から前記第２の状態への前記変化が前記判定部によって判定された場合に、前記メイン電源を停止させるための制御部とを備え、
前記スタンバイ電源は、前記スタンバイ電源の平滑回路の出力端、キャパシタおよび前記電源制御装置が共通に接続されるノードを有し、
前記電源制御装置は、前記ノードから電力を受け、
前記キャパシタは、前記負荷回路の前記第１の状態から前記第２の状態への前記変化によって前記メイン電源が停止した後には、前記ノードに電力を供給し、
前記制御部は、前記負荷回路の前記第１の状態から前記第２の状態への前記変化によって前記メイン電源が停止した後には、前記キャパシタに電力を補充するために前記スタンバイ電源を間欠的に起動し、
前記制御部は、前記スタンバイ電源を間欠的に起動する場合において、前記スタンバイ電源の動作時間を計測して、前記スタンバイ電源の損失と単位時間あたりの起動回数との間の関係から、前記スタンバイ電源の効率が最大となる予め定められた時間となるように前記動作時間を制御するとともに、前記スタンバイ電源の起動の周期を、雰囲気温度による前記キャパシタの電荷の減少量の変化を考慮して前記キャパシタの充電の時間間隔を学習した結果である、過去の履歴に基づいて制御する、電源制御装置。
前記制御部は、前記第２の状態から前記第１の状態への前記変化が前記判定部によって判定された場合に、前記負荷回路への電力の供給のために前記メイン電源を起動する、請求項１に記載の電源制御装置。
前記電源制御装置は、前記ノードの電圧が、前記電源制御装置の動作電圧の範囲の下限値より大きく、かつ、前記キャパシタの満充電状態における電圧以下となるように、前記スタンバイ電源が間欠的に起動された際における前記スタンバイ電源の動作期間を制御する、請求項１に記載の電源制御装置。
負荷回路に電力を供給するためのメイン電源と、スタンバイ電源とを含む電源を備え、
前記負荷回路は、前記メイン電源からの電力の供給が必要な第１の状態と、前記メイン電源からの電力の供給を必要としない第２の状態とを相互に切換え可能であり、
前記電源を制御するための電源制御装置をさらに備え、
前記電源制御装置は、
前記第１の状態と前記第２の状態との間での前記負荷回路の状態の変化を判定するための判定部と、
前記第１の状態から前記第２の状態への前記変化が前記判定部によって判定された場合に、前記電源を停止させるための制御部とを含み、
前記スタンバイ電源は、前記スタンバイ電源の平滑回路の出力端、キャパシタおよび前記電源制御装置が共通に接続されるノードを有し、
前記電源制御装置は、前記ノードから電力を受け、
前記キャパシタは、前記負荷回路の前記第１の状態から前記第２の状態への前記変化によって前記メイン電源が停止した後には、前記ノードに電力を供給し、
前記制御部は、前記負荷回路の前記第１の状態から前記第２の状態への前記変化によって前記メイン電源が停止した後には、前記キャパシタに電力を補充するために前記スタンバイ電源を間欠的に起動し、
前記制御部は、前記スタンバイ電源を間欠的に起動する場合において、前記スタンバイ電源の動作時間を計測して、前記スタンバイ電源の損失と単位時間あたりの起動回数との間の関係から、前記スタンバイ電源の効率が最大となる予め定められた時間となるように前記動作時間を制御するとともに、前記スタンバイ電源の起動の周期を、雰囲気温度による前記キャパシタの電荷の減少量の変化を考慮して前記キャパシタの充電の時間間隔を学習した結果である、過去の履歴に基づいて制御する、電源システム。
メイン電源と、スタンバイ電源とを含む電源と、
前記メイン電源からの電力の供給が必要な第１の状態と、前記メイン電源からの電力の供給を必要としない第２の状態とを相互に切換え可能に構成された負荷回路と、
前記電源を制御するための電源制御装置とを備え、
前記電源制御装置は、
前記第１の状態と前記第２の状態との間での前記負荷回路の状態の変化を判定するための判定部と、
前記第１の状態から前記第２の状態への前記変化が前記判定部によって判定された場合に、前記電源を停止させるための制御部とを含み、
前記スタンバイ電源は、前記スタンバイ電源の平滑回路の出力端、キャパシタおよび前記電源制御装置が共通に接続されるノードを有し、
前記電源制御装置は、前記ノードから電力を受け、
前記キャパシタは、前記負荷回路の前記第１の状態から前記第２の状態への前記変化によって前記メイン電源が停止した後には、前記ノードに電力を供給し、
前記制御部は、前記負荷回路の前記第１の状態から前記第２の状態への前記変化によって前記メイン電源が停止した後には、前記キャパシタに電力を補充するために前記スタンバイ電源を間欠的に起動し、
前記制御部は、前記スタンバイ電源を間欠的に起動する場合において、前記スタンバイ電源の動作時間を計測して、前記スタンバイ電源の損失と単位時間あたりの起動回数との間の関係から、前記スタンバイ電源の効率が最大となる予め定められた時間となるように前記動作時間を制御するとともに、前記スタンバイ電源の起動の周期を、雰囲気温度による前記キャパシタの電荷の減少量の変化を考慮して前記キャパシタの充電の時間間隔を学習した結果である、過去の履歴に基づいて制御する、電子機器。